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第3章《本地蒸发对西北空中水汽和年降水量的贡献研究》的小结...: 热度 3 zhgatcl 2017-12-6 18:53; 第 3 章《本地蒸发对西北空中水汽和年降水量的贡献研究》的本章小结、说明和推论“ 超深盆地调水增雨 ”充分可信的理由一、本章的小结和说明 1 、目录中论文简称《一论》，论文简称《二论》，其余与此类似。本章共 10 篇预应本论文（包括有研究思路缺少原始数据未完成的 4 篇），可分为三类，一是本地蒸发对西北 4 项空中水汽参数的贡献和推论，具体包括《一论》至《四论》；二是多年平均降水量与水汽参数的多元拟合研究和推论，具体包括《五论》至《九论》；三是《十论》，《十论》与前面其它论文的研究方法不同，它对同一地点不同时间气象参数进行研究，而其它论文对同一时期不同地点气象参数进行研究。 2 、《一论》由两部分组成，一是本地蒸发对地面水汽压的贡献研究，其中的雨后蒸发对地面水汽压的贡献可以采用不同的统计样本进行重复性验证；二是根据特大规模调水并使沙漠全部变成绿洲以后、预估的地面水汽压推算受水区的年降水量。南疆东疆现状平均地面水汽压 6.6hPa ，特大规模调水沙漠全部变成绿洲、下垫面有水可供蒸发以后，南疆东疆多年平均地面水汽压有望增加 2.5hPa 达到 9.1hPa ，多年平均降水量有望达到 573mm 左右。 3 、《二论》与《一论》类似，只是将《一论》的地面水汽压变成了《二论》的相对湿度。向南疆东疆特大规模调水沙漠全部变绿洲、下垫面有水可供蒸发以后，受水区相对湿度有望从 45% 增加 20% 达到 65% 左右，多年平均降水量有望达到 577mm 左右。 4 、《三论》的研究思路与《一论》《二论》和《四论》不同，根据物质不灭定律进行研究，与《一论》《二论》和《四论》互补，相互印证，极大地提高了本章推论的可信度。新疆平均空中水汽含量现状约 10.0mm ，向新疆特大规模调水沙漠全部变成绿洲以后，空中水汽含量有望增加 5mm 达到 15mm 左右（如果年陆面蒸发量增加 365mm 的话，相当于本地水汽在超深盆地停留 5 日，直观可信），多年平均降水量有望增加到 548mm 左右。 5 、计划中的《四论》研究思路与《一论》和《二论》完全相同。因为比湿的计算公式是 q=622e/p ，其中 e 为水汽压，单位 hPa ； p 为大气压，单位 hPa ； q 为比湿，单位 g/Kg 。由《一论》可知雨后蒸发能明显增加南疆东疆的地面水汽压 e ，而大气压 p 的变化很小，所以，地面比湿 q 的变化主要决定于地面水汽压 e 的变化，预估雨后蒸发能明显增加南疆东疆的地面比湿 q 。 6 、《五论》至《九论》先进行多元拟合研究，再根据《一论》至《四论》对特大规模调水并使沙漠变绿洲以后、受水区 4 项水汽参数的预估数据推算年降水量。 7 、《十论》对同一地点不同时间气象参数进行研究。虽然新疆各地历年降水量与水汽参数拟合的相关判定系数R 2 较小，但不能否定年降水量与地面水汽压和相对湿度都是正相关的客观事实，也不能据此否定多年平均降水量与 4 项水汽参数高度正相关的客观事实。对内流区来说，降水迟早要蒸发变成本地水汽，整个区域年降水总量越多，年陆面蒸发量越大；反之则相反。又因为在超深盆地本地水汽变成降水的比率比外来水汽变成降水的比率大得多、本地水汽是变成降水的优质资源（详见《在超深盆地变成降水的比率本地水汽是外来水汽的 15 倍》），所以，本地水汽越多，也就是年陆面蒸发量越大（实际的年陆面蒸发量可视为本地水汽多少的量化指标），年降水量越多；反之本地水汽越少，也就是年陆面蒸发量越小，年降水量越少。所以说内流区年降水量与年陆面蒸发量高度正相关且互为因果。如果年陆面蒸发量是新疆年降水量的主要影响因素，地面水汽压和相对湿度只是次要影响因素，那新疆各地历年降水量与水汽参数拟合的相关判定系数R 2 较小就不难理解；二元拟合研究自变量的t值或者P值不满足要求也不难理解。年陆面蒸发量可能是新疆年降水量的主要影响因素，建议开展新疆各地历年降水量与年陆面蒸发量、地面水汽压和相对湿度的三元拟合研究。二、水汽和空气在垂直方向的分布以及不同高度水汽压的计算公式 “一般来说，在垂直方向上，水汽含量随高度的增加而减少，这种向上减少的速度是很快的，大气中的水汽几乎全部集中在近地面 10~12Km 以下的气层中，往上几乎绝迹了。观测结果表明：在 1.5~2Km 高度上，大气中水汽的含量减少为地面的一半；到 5Km 高度，只有地面的 1/10 ；再往高空去，水汽含量更少，到 10Km 以上就几乎绝迹了 ”。空气的垂直分布是越靠近地面越稠密，越远离地面越稀薄，空气含量随着高度的增加而减少，空气含量向上减少的速度比较慢，水汽含量向上减少的速度快得多。不同高度水汽压的计算公式是 e(z)=e(z0)*10^(-z/5000) ，不同高度水汽压与地面水汽压比值的计算公式为 e(z) / e(z0)=10^(-z/5000) ，所以可计算得出表 1 。由表可知，当地面水汽增大时，离地面越远的高空水汽压增加的绝对值越小，反之则相反。表 1 不同高度水汽压与地面水汽压比值的一览表距地面高度 /m 500 1000 1500 2000 2500 3000 4000 5000 不同高度水汽压与地面水汽压的百分比 79.4% 63.1% 50.1% 39.8% 31.6% 25.1% 15.6% 10% 地面增加 2.5hPa ，高空增加的水汽压 / hPa 1.99 1.58 1.25 1.00 0.79 0.63 0.39 0.25 三、为什么说本章的推论“超深盆地调水增雨”充分可信 1 、由上一章的分析可知，多年平均降水量与 4 项水汽参数高度正相关，还能通过重复性验证，并且水汽与降水互为因果。 2 、南疆东疆的降水基本上都不是大面积的系统性降水，降水履盖区面积大概介于几百至几千平方公里之间，雨后地面潮湿有水可供蒸发，致使降水履盖区地面水汽压明显增加，平均增量 3.8hPa （详见《一论》的表 1 ）。南疆东疆现状平均地面水汽压 6.6hPa ，向南疆东疆特大规模调水沙漠全部变成绿洲以后，整个受水区 100 多万平方公里的下垫面每时每刻都有水可供蒸发，多年平均地面水汽压有望增加 2.5hPa 达到 9.1hPa 。 3 、向南疆东疆特大规模调水、沙漠全部变成绿洲、下垫面有水可供蒸发以后，地面水汽压有望增加 2.5hPa ，地面附近水汽增多，水汽向上运动，高空水汽增加，高空水汽压必然增加。按不同高度水汽压的计算公式，高空水汽压与地面水汽压增加的比例相同，地面水汽压增加 2.5hPa ，不同高度的水汽压增加的绝对值详见表 1 。不同高度的水汽压都增加，整个大气层的空中水汽增加，水汽变成降水的机率增加。 4 、张学文等研究发现空中水汽含量与地面水汽压的拟合公式为 W ＝ 1.74 e ， R 2 =0.9842 。式中， W 为空中水汽含量，单位 mm ； e 为地面水汽压，单位 hPa 。地面水汽压增加，空中水汽含量必然增加，所以，《一论》中本地蒸发对地面水汽压的贡献与《三论》中本地蒸发对空中水汽含量的贡献能相互印证。 5 、向西北特大规模调水、沙漠全部变成绿洲、下垫面有水可供蒸发以后，西北的地面水汽压、空中水汽含量、地面比湿、相对湿度都增加，也就是空中水汽增加，所以年降水量必然增加，几篇论文预估的年降水量相差不大，都在 570mm 左右，互相印证。所以说超深盆地调水增雨的推论充分可信。预估的西北年降水量是沙漠全部变成绿洲以后的年降水量，如果调水规模较小、只有部分沙漠变成绿洲，那年降水量也会增加，但增量小一些，所以， 570mm 左右的年降水量是西北受水区期望的极限年降水量（类似于数列的极限）。 6 、通过第 2 章和第 3 章的分析论证，可以说超深盆地调水增雨的推论充分可信。但回答不了达到预期年降水量需要多大的调水规模，有关调水规模的分析研究，在后续论文中有一些分析讨论。附件：第3章《本地蒸发对西北空中水汽和年降水量的贡献研究》的目录 ★★ 论文本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论，一论…… ， http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xcwp.html ★★ 论文本地蒸发对南疆东疆相对湿度贡献的估算和推论，二论…… ， http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xcwr.html ★★ 论文陆面蒸发对新疆空中水汽含量贡献的估算和推论，三论…… ， http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xcws.html 论文本地蒸发对南疆东疆地面比湿贡献的估算和推论，四论…… （计划中，缺原始数据） ★★ 论文平均降水量与地面水汽压和相对湿度的二元拟合研究 , 五论…… ， http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xcze.html 论文年降水量与地面水汽压相对湿度和海拔的三元拟合研究，六论…… ， http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xczf.html 论文平均降水量与空中水汽含量和相对湿度的二元拟合研究，七论…… （计划中，缺原始数据）论文降水量与空中水汽含量相对湿度和海拔的三元拟合研究，八论…… （计划中，缺原始数据）论文平均降水量与地面比湿和相对湿度的二元拟合研究，九论…… （计划中，缺原始数据）论文新疆 50 多年降水量和水汽参数的变化趋势与拟合研究，十论…… ， http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xczh.html 12 、电脑输出的多元回归分析结果中，衡量拟合公式优劣的 4 类指标， http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xczj.html 13 、本章小结、说明和推论“超深盆地调水增雨”充分可信的理由， http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xe7l.html; 个人分类: 本地蒸发对水汽和降水的贡献|3861 次阅读|8 个评论

★★★本地蒸发对南疆东疆相对湿度贡献的估算和推论: 热度 2 zhgatcl 2016-7-30 21:29; ★★★ 本地蒸发对南疆东疆相对湿度贡献的估算和推论根据中国121个探空站1971～2000年平均降水量与空中水汽平均含量的统计数据，我写了以下3篇论文（这三篇论文是在2015版的基础上修改完成的，自我感觉论文质量有所提高）： ⑴ 2016版《中国各地平均降水量与空中水汽含量的相关研究》， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1458267do=blogid=975880 ； ⑵ 2016版《中国各地平均降水量与空中水汽含量比值的研究》， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1458267do=blogid=983840 ； ⑶ 2016版《中国各地多年平均降水量随空中水汽含量变化的经验公式》， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1458267do=blogid=986735 。根据中国194个国际交换站1971～2000年平均降水量与地面水汽压的统计数据，我又写了以下3篇论文（这三篇论文也是在2015版的基础上修改完成的，自我感觉论文质量有所提高）： (4)2016版《中国各地平均降水量与地面水汽压的相关研究》， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1458267do=blogid=977429 ； (5)2016版《中国各地平均降水量与地面水汽压比值的研究》， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1458267do=blogid=985557 ； (6) 2016版《中国各地多年平均降水量随地面水汽压变化的经验公式》， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1458267do=blogid=988448 。根据中国194个国际交换站1971～2000年平均降水量与相对湿度的统计数据，我又写了以下第7篇论文： (7 )《中国各地平均降水量与相对湿度的拟合公式和经验公式》， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1458267do=blogid=991122 。以上7篇论文中，论文(1)与论文(4)能相互印证；论文(2)与论文(5)能相互印证；论文(3)与论文(6)能相互印证；论文(7)与论文(1)～(6)又能相互印证。这极大地提高了论点的可信度。特别欢迎专家学者采用不同的统计样本对研究结论进行重复性验证。以上7篇论文的研究证明，想方设法提高干旱半干旱地区的空中水汽含量、地面水汽压和相对湿度，也就是想方设法提高干旱半干旱地区空中水汽的绝对数量（空中水汽含量、地面水汽压等）和相对数量（相对湿度），干旱半干旱地区的年平均降水量就有可能大幅增加、成倍增加。那么，怎样才能提高干旱半干旱地区空中水汽的绝对数量（空中水汽含量、地面水汽压等）和相对数量（相对湿度）呢？!在人类还不能影响和控制大气环流的情况下，加强本地蒸发能不能增加干旱半干旱地区空中水汽的绝对数量和相对数量呢？! 我国西北干旱缺水、生态环境恶劣、经济发展较慢、人民生活困难，以上问题的提出和解决，或许能促进西北生态环境的改善和经济社会的发展。为回答以上问题，作者完成了两篇姊妹篇论文，主标题分别是《本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论》、《本地蒸发对南疆东疆相对湿度贡献的估算和推论》，副标题分别是《一论特大规模调水能彻底改变西北干旱少雨的恶劣气候》、《二论特大规模调水能彻底改变西北干旱少雨的恶劣气候》。上一篇博客我向各位老师推介了第一篇论文，这次推介第二篇论文。下面是第二篇论文的内容摘要和《塔中站2013年每日降水与相对湿度的对应关系及其贡献图》、《铁干里克站2013年每日降水与相对湿度的对应关系及其贡献图》，欢迎质疑，请提宝贵意见。有兴趣审阅全文的，请到“国家科技图书文献中心”下载，网址是 http://www.nstl.gov.cn/preprint/main.html?action=showFileid=2c928282510e4d7301563bec1ccf067b 。内容摘要：对南疆东疆 10 个国际交换站 2013 年每日平均相对湿度和 24 小时降水量的研究发现，当地气候干燥降水少，地面无水可供蒸发，难得遇上降水有水可供蒸发，降水当日和第 2 日相对湿度明显增加，雨后蒸发对相对湿度的贡献平均为 25% 左右。塔中站位于塔克拉玛干沙漠腹地，多年平均相对湿度 34.3% ，比塔里木盆地周边各站平均相对湿度大约小 11.8% ，该差值可视为高山冰川和绿洲等本地蒸发对相对湿度的贡献。南疆库车 1960~2014 年平均相对湿度的总增量为 12.6 % ；青海湖盆地平均相对湿度比柴达木盆地大 20% 。向南疆东疆特大规模调水沙漠变绿洲、有水可供蒸发以后，受水区平均相对湿度有望从 45% 增加 20% 达到 65% 左右。根据中国各地平均降水量与相对湿度研究成果推测，向南疆东疆特大规模调水沙漠变绿洲以后，年降水量有望达到 577mm 左右。《本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论》与本文是姊妹篇，两篇论文能够相互印证，论点可信。由以上图 1 和图 2 可知，南疆东疆气候干燥，降水少，地面无水可供蒸发，难得遇上降水有水可供蒸发，降水当日和第2日相对湿度明显增加。与第一篇论文《本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论》一样，这篇论文也分为三个层次，第一个层次是《雨后蒸发对南疆东疆相对湿度的贡献》，即第 2 节的内容，这是本文的亮点也是重点。特别欢迎专家学者采用不同的统计样本对这部分研究成果进行重复性验证。第二个层次是向西北特大规模调水、下垫面沙漠变绿洲以后，对南疆东疆相对湿度的展望。其研究结论是平均相对湿度有望从 45% 增加到 65% 左右。第三个层次是由地面水汽压的展望推理得到论点“特大规模调水能彻底西北干旱少雨的恶劣气候” 。推理过程：其它地方相对湿度65%左右时，年降水量在577mm左右，按此类推，向西北特大规模调水、下垫面沙漠变绿洲以后，受水区相对湿度达到65% 左右时，年降水量也能达到 577mm左右，该推理逻辑就是最简单的类比法（推理逻辑越简单，越不容易出现错误；推理逻辑越复杂，越容易出现错误）。对以上三个层次的问题，如果您都能发表有理有据的观点看法，不管您是赞成还是反对，都对您表示衷心的感谢；到目前为止，人类还没有改造气候的成功范例，所以，第三个层次的问题“比较另类”，如果您对第三个层次的问题看不清楚、把握不准，不方便发表自己的观点看法，那对第一个和第二个层次的问题，您能发表自己的观点看法吗？为了西北生态环境的改善和人民生活水平的提高、为了中华民族各个地区的协调发展，请贡献您的聪明才智，发表您的观点看法。注：专家学者对2015版《本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论》的评论，详见 http://blog.sciencenet.cn/blog-1458267-888706.html 。; 个人分类: 2016统计应用|1277 次阅读|6 个评论

★★★ 本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论: 热度 7 zhgatcl 2016-7-24 10:54; ★★★ 本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论根据中国121个探空站1971～2000年平均降水量与空中水汽平均含量的统计数据，我写了以下3篇论文（这三篇论文是在2015版的基础上修改完成的，自我感觉论文质量有所提高）： ⑴ 2016版《中国各地平均降水量与空中水汽含量的相关研究》， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1458267do=blogid=975880 ； ⑵ 2016版《中国各地平均降水量与空中水汽含量比值的研究》， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1458267do=blogid=983840 ； ⑶ 2016版《中国各地多年平均降水量随空中水汽含量变化的经验公式》， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1458267do=blogid=986735 。根据中国194个国际交换站1971～2000年平均降水量与地面水汽压的统计数据，我又写了以下3篇论文（这三篇论文也是在2015版的基础上修改完成的，自我感觉论文质量有所提高）： (4)2016版《中国各地平均降水量与地面水汽压的相关研究》， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1458267do=blogid=977429 ； (5)2016版《中国各地平均降水量与地面水汽压比值的研究》， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1458267do=blogid=985557 ； (6)2016版《中国各地多年平均降水量随地面水汽压变化的经验公式》， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1458267do=blogid=988448 。根据中国194个国际交换站1971～2000年平均降水量与相对湿度的统计数据，我又写了以下第7篇论文： (7)《中国各地平均降水量与相对湿度的拟合公式和经验公式》， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1458267do=blogid=991122 。以上7篇论文中，论文(1)与论文(4)能相互印证；论文(2)与论文(5)能相互印证；论文(3)与论文(6)能相互印证；论文(7)与论文(1)～(6)又能相互印证。这极大地提高了论点的可信度。特别欢迎专家学者采用不同的统计样本对研究结论进行重复性验证。以上7篇论文的研究证明，想方设法提高干旱半干旱地区的空中水汽含量、地面水汽压和相对湿度，也就是想方设法提高干旱半干旱地区空中水汽的绝对数量（空中水汽含量、地面水汽压等）和相对数量（相对湿度），干旱半干旱地区的年平均降水量就有可能大幅增加、成倍增加。那么，怎样才能提高干旱半干旱地区空中水汽的绝对数量（空中水汽含量、地面水汽压等）和相对数量（相对湿度）呢？！在人类还不能影响和控制大气环流的情况下，加强本地蒸发能不能增加干旱半干旱地区空中水汽的绝对数量和相对数量呢？！我国西北干旱缺水、生态环境恶劣、经济发展较慢、人民生活困难，以上问题的提出和解决，或许能促进西北生态环境的改善和经济社会的发展。为回答以上问题，作者完成了两篇姊妹篇论文，主标题分别是《本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论》、《本地蒸发对南疆东疆相对湿度贡献的估算和推论》，副标题分别是《一论特大规模调水能彻底改变西北干旱少雨的恶劣气候》、《二论特大规模调水能彻底改变西北干旱少雨的恶劣气候》。今天先向各位老师推介第一篇论文，下次向各位老师推介第二篇论文。下面是第一篇论文的内容摘要和《塔中站2013年每日降水与地面水汽压的对应关系及其贡献图》、《若羌站2013年每日降水与地面水汽压的对应关系及其贡献图》，欢迎质疑，请提宝贵意见。有兴趣审阅全文的，请到“国家科技图书文献中心”下载，网址是 http://www.nstl.gov.cn/preprint/main.html?action=showFileid=2c928282510e4d73015646b7f0f60695 。内容摘要：对南疆东疆 10 个国际交换站 2013 年日平均地面水汽压和 24 小时降水量的研究发现，当地气候干燥，降水少，地面无水可供蒸发，难得遇上降水有水可供蒸发，降水当日和第 2 日地面水汽压明显增加，雨后蒸发对地面水汽压的贡献平均为 3.8hPa ，贡献 ≥ 2.5hPa 和≥ 2.0hPa 的统计项目分别占总数 79% 和 90% 。塔中站位于塔克拉玛干沙漠腹地，多年平均地面水汽压 4.6hPa 。塔里木盆地四周 8 个国际交换站都位于绿洲，多年平均地面水汽压 6.8hPa ，比塔中站多 2.2hPa ，这 2.2hPa 可视为冰川、山地、绿洲等本地蒸发对地面水汽压的贡献。向南疆东疆特大规模调水、沙漠变绿洲、有水可供蒸发以后，南疆东疆多年平均地面水汽压有望增加 2.5hPa 达到 9.0hPa 。据中国各地平均降水量与地面水汽压之间 3 项研究成果推测，特大规模调水以后地面水汽压一定能突破 8.5hPa 的重要分界线，年降水量有望达到 573mm 左右；据中国各地平均降水量与空中水汽含量之间 3 项研究成果推测，调水以后南疆东疆空中水汽含量有望达到 15.1mm 左右，年降水量有望达到 552mm 左右。以上 6 项成果的推测结论能够相互印证，所以，特大规模调水能彻底改变西北干旱少雨的恶劣气候。由以上图 1 和图 2 可知，南疆东疆气候干燥，降水少，地面无水可供蒸发，难得遇上降水有水可供蒸发，降水当日和第2日地面水汽压明显增加。这篇论文可分为三个层次，第一个层次是《雨后蒸发对南疆东疆地面水汽压的贡献》，即第 2 节的内容，这是本文的亮点也是重点。特别欢迎专家学者采用不同的统计样本对这部分研究成果进行重复性验证。第二个层次是向西北特大规模调水、下垫面沙漠变绿洲以后，对南疆东疆地面水汽压和空中水汽含量的展望。其研究结论是平均地面水汽压有望从 6.6 hPa 增加到 9.1 hPa 。第三个层次是由地面水汽压的展望推理得到论点“特大规模调水能彻底西北干旱少雨的恶劣气候”。推理过程：其它地方地面水汽压9.0hPa左右时，年降水量在573mm左右，按此类推，向西北特大规模调水、下垫面沙漠变绿洲以后，受水区地面水汽压达到9.0hPa左右时，年降水量也能达到 573mm左右，该推理逻辑就是最简单的类比法（推理逻辑越简单，越不容易出现错误；推理逻辑越复杂，越容易出现错误）。对以上三个层次的问题，如果您都能发表有理有据的观点看法，不管您是赞成还是反对，都对您表示衷心的感谢；到目前为止，人类还没有改造气候的成功范例，所以，第三个层次的问题“比较另类”，如果您对第三个层次的问题看不清楚、把握不准，不方便发表自己的观点看法，那对第一个和第二个层次的问题，您能发表自己的观点看法吗？为了西北生态环境的改善和人民生活水平的提高、为了中华民族各个地区的协调发展，请贡献您的聪明才智，发表您的观点看法。注：专家学者对2015版《本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论》的评论，详见 http://blog.sciencenet.cn/blog-1458267-888706.html 。; 个人分类: 2016统计应用|1600 次阅读|47 个评论

本地蒸发能显著增加西北空中水汽的数量，您能彻底否定吗？！: 热度 16 zhgatcl 2015-11-30 22:19; 本文的Word版：本地蒸发能显著增加西北空中水汽的数量，您能彻底否定吗.doc 本地蒸发能显著增加西北空中水汽的数量，您能彻底否定吗？！一个国家的高科技产品可以依赖进口解决，也可以自力更生解决。我的上一篇博文论证了“ 空中水汽不足是西北干旱少雨的主要原因 ”，西北水汽不足，致使当地降水很少、沙漠广泛分布，不太适合植物、动物和人类生存，怎么办？在人类还不能控制大气环流、不能控制外来水汽输入的情况下，能不能在西北自力更生、蒸发蒸腾产生水汽呢？向西北跨流域调水（每年调淡水几百亿立方米），利用下垫面的蒸发蒸腾大幅增加当地空中水汽的数量，从而大幅增加甚至成倍增加西北的降水量，这样的思路可用 “ 调水增雨 ” 4 个字来高度概括，这样的思路可行吗？如果您认为不可行，那您能给出充分可信的理由吗？对“调水增雨”赞成派列举的若干证据，您能彻底推翻吗？中华民族有意识地改变西北的下垫面、通过下垫面水分的蒸发和蒸腾，能不能显著增加西北空中水汽的数量呢？本文对以上问题进行初步研究。图 1 摘自资料。图 1(a) 是塔中站 2013 年每日降水与日平均相对湿度的对应关系及其贡献图，图 1(b) 是局部放大图，其中的蓝色折线为日平均相对湿度的变化曲线，对应的纵坐标位于图的左侧，红色园柱为每日降水的柱形图，对应的纵坐标位于图的右侧。由图 1(a) 可知， 2013 年当地年降水量很小、雨日很少； 2 月 6 日降水 0.9mm ，降水当日、第 2 日和第 3 日的相对湿度都 ≥ 60% ，明显大于相邻日期的相对湿度；由图 1(b) 可知， 6 月 16 日当地降水 12.2mm ，降水当日和第 2 日的相对湿度明显大于相邻日期的相对湿度，其中 6 月 17 日平均相对湿度为 60% ； 7 月 8 日当地降水 3.0mm ，降水当日平均相对湿度为 59% ，明显大于相邻日期的相对湿度； 8 月 14 日和 15 日降水量分别为 0.1mm 和 0.5mm ， 8 月 14 日、 15 日和 16 日这三天的相对湿度明显大于相邻日期的相对湿度，其中 8 月 15 日平均相对湿度为 64% 。我国各地相对湿度一般都是冬季大、夏季小，塔中站夏季绝大部分时间相对湿度都小于 30% ，降水以后的 6 月 17 日、 7 月 8 日、 8 月 15 日相对湿度能分别达到 60% 、 59% 、 64% ，这说明本地蒸发对当地相对湿度的贡献很大。地处沙漠腹地的塔中站全年降水很小、雨日很少，难得碰上降水以后，相对湿度的变化极其明显，降水当日和第 2 日的相对湿度明显大于相邻日期的相对湿度，这说明极其干旱的塔中站，平时没有水可供蒸发，难得碰上降水以后，地面有水可供蒸发，本地水分的蒸发能明显增大当地的相对湿度。图 1 塔中站 2013 年每日降水与日平均相对湿度的对应关系及其贡献图图 2 也摘自资料。图 2(a) 为塔中站 2013 年每日降水与地面水汽压的对应关系及其贡献图，图 2(b) 、 (c) 、 (d) 为局部放大图，其中的蓝色折线为日平均地面水汽压的变化曲线，对应的纵坐标位于图的左侧，红色园柱为每日降水的柱形图，对应的纵坐标位于图的右侧。由图 2(a) 可知， 2013 年当地年降水量很小、雨日很少；由图 2(b) 可知， 6 月 16 日当地降水 12.2mm ，降水当日地面水汽压很大位列全年第一，降水第 2 日的地面水汽压也很大位列全年第三；由图 2(c) 可知， 8 月 15 日降水 0.5mm ，降水当日和第 2 日的地面水汽压明显大于相邻日期的地面水汽压，其中 8 月 15 日地面水汽压位列全年第二；由图 2(d) 可知， 2 月 6 日降水 0.9mm ，降水当日和第 2 日的地面水汽压也明显大于相邻日期的地面水汽压。由以上分析可知，地处沙漠腹地的塔中站全年降水很小、雨日很少，难得碰上降水，降水当日和第 2 日的地面水汽压明显大于相邻日期的地面水汽压，这说明极其干旱的塔中站，平时没有水可供蒸发，难得碰上降水以后，地面有水可供蒸发，本地水分的蒸发能明显增大当地的地面水汽压。图 2 塔中站 2013 年每日降水与地面水汽压的对应关系及其贡献图采用相同的方法，可以对西北干旱区其它气象站、其它年份的气象数据进行分析研究，可以得出以下结论：西北气候干燥，降水很小、雨日很少，平时地面无水可供蒸发，难得遇上降水有水可供蒸发，降水当日和第 2 日地面水汽压和相对湿度明显增加，这说明本地的水分蒸发能明显增加西北干旱区的地面水汽压和相对湿度。这样的结论您能彻底否定吗？！对本文感兴趣的朋友，请详细审查预印本论文及其配套的 Excel ，网址是 http://blog.sciencenet.cn/blog-1458267-888706.html 。请提宝贵意见，特别欢迎理性质疑。参考资料檀成龙 , 檀佳 . 本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论 http://www.nstl.gov.cn/preprint/main.html?action=showFileid=2c9282824a765e9501502846305805cc; 个人分类: 降水与水汽的关系研究|1777 次阅读|42 个评论

《本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论》可信吗?!: 热度 3 zhgatcl 2015-5-9 10:03; 《本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论》可信吗?! 根据中国121个探空站1971～2000年平均降水量与空中水汽平均含量的统计数据，我写了以下3篇论文： ⑴《中国各地平均降水量与空中水汽含量的相关研究》； ⑵《中国各地平均降水量与空中水汽含量比值的研究》； ⑶《中国各地多年平均降水量随空中水汽含量变化的经验公式》。根据中国194个地面国际交换站1971～2000年平均降水量与地面水汽压的统计数据，我写了以下3篇论文： ⑷《中国各地平均降水量与地面水汽压的相关研究》； ⑸ 《中国各地平均降水量与地面水汽压比值的研究》； ⑹ 《中国各地多年平均降水量随地面水汽压变化的经验公式》。以上6篇论文两两相互印证，论文 ⑴与 ⑷相互印证、论文⑵与 ⑸ 相互印证、论文⑶与 ⑹ 相互印证。以上6篇论文都证明，想方设法增加干旱半干旱地区的空中水汽含量和地面水汽压，就有可能大幅增加、成倍增加当地的年降水量。以目前的科技水平，人类还难以改变大气环流、难以大幅增加流入干旱区的水汽通量，但人类能够跨流域调水改变下垫面，那么，人类有意识地改变下垫面、通过下垫面的蒸发，能不能显著增加干旱半干旱区的地面水汽压和空中水汽含量呢？受水区的年平均降水量能不能随着地面水汽压和空中水汽含量的增加而大幅增加呢？《本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论》对以上问题进行了探索，下面是该论文的主标题、副标题、内容摘要、关键词、《塔中站2013年每日降水与地面水汽压的对应关系及其贡献图》、《塔中站2013年每日降水与相对湿度的对应关系及其贡献图》，请您客观评价，欢迎质疑，请提宝贵意见。有兴趣审阅全文的，请到“国家科技图书文献中心”下载，网址是 http://www.nstl.gov.cn/preprint/main.html?action=showFileid=2c9282824a765e9501502846305805cc 。本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论 ——一论特大规模调水能彻底改变西北干旱少雨的恶劣气候内容摘要：对南疆东疆 10 个国际交换站 2013 年日平均地面水汽压和 24 小时降水量的研究发现，当地气候干燥，降水少，地面无水可供蒸发，难得遇上降水有水可供蒸发，降水当日和第 2 日地面水汽压明显增加，本地蒸发对地面水汽压的贡献平均为 3.8hPa ，贡献 ≥ 3.0hPa 和≥ 2.0hPa 的项次分别占总数 67% 和 90% 。塔中站位于塔克拉玛干沙漠腹地，多年平均地面水汽压 4.6hPa 。塔里木盆地四周 8 个国际交换站都不在沙漠地带，多年平均地面水汽压 6.8hPa ，比塔中站多 2.2hPa ，这 2.2hPa 可视为冰川、山地、绿洲等本地蒸发对地面水汽压的贡献。向南疆东疆特大规模调水、沙漠变绿洲、有水可供蒸发以后，南疆东疆多年平均地面水汽压有望增加 2.5hPa 达到 9.0hPa 。据中国各地平均降水量与地面水汽压之间 3 项研究成果推测，特大规模调水以后地面水汽压一定能突破 8.5hPa 的重要分界线，年降水量有望达到 573mm 左右；据中国各地平均降水量与空中水汽含量之间 3 项研究成果推测，调水以后南疆东疆空中水汽含量有望达到 15.1mm 左右，年降水量有望达到 552mm 左右。以上 6 项成果的推测结论能够相互印证。所以，特大规模调水能彻底改变西北干旱少雨的恶劣气候。关键词：本地蒸发地面水汽压降水量西北调水增雨干旱气候塔中站 2013 年每日降水与地面水汽压的对应关系及其贡献图塔中站 2013 年每日降水与相对湿度的对应关系及其贡献图论文《本地蒸发对南疆东疆地面水汽压贡献的估算和推论》是我的2015版“调水增雨”论文的核心，前面6篇论文都是为这篇核心论文铺垫服务的，期待高手的理性质疑，为了国家的富强昌盛，请贡献您的聪明才智，发表高见。本文配套Excel的下载网址(欢迎详细审查)：配套的 Excel ：本地蒸发对南疆东疆地面水汽压的贡献， http://www.nstl.gov.cn/preprint/main.html?action=showFileid=2c9282824a765e9501502834d59405c6 配套的 Excel ：本地蒸发对南疆东疆相对湿度的影响， http://www.nstl.gov.cn/preprint/main.html?action=showFileid=2c9282824a765e9501502838302e05c8 配套的 Excel ：新疆的平均水汽压和空中水汽含量， http://www.nstl.gov.cn/preprint/main.html?action=showFileid=2c9282824a765e950150283b397d05ca; 个人分类: 2015统计应用|1878 次阅读|11 个评论

[转载]科学时报首席评论员王中宇对新疆变湿假说的几点思考 ⑵: zhgatcl 2014-9-5 18:46; 我从2008年开始研究向西北调水，我的研究结论是特大规模调水能彻底改变西北干旱少雨的恶劣气候。为证明以上论点，我一共写了 10 篇预印本论文，详见以下博客： ① 半个世纪气候变化的事实证明：向新疆调水 , 当地降水量能成倍增加； ② 历史气候也证明：向新疆调水，当地降水量能成倍增加； ③ 气象统计数据也证明：向新疆调水，当地降水量能成倍增加； ④ 青海湖流域的气候事实也证明 : 向新疆调水 , 当地降水量能成倍增加； ⑤ 四大圈层相互作用与影响：向新疆调水 , 当地降水量能成倍增加； ⑥ 学术权威与高校教科书的表述截然相反，到底谁对谁错 ? ⑦ 四两拨千斤，三山夹两盆的新疆有极大的 “ 调水倍增效益 ” ； ⑧ 低层水汽与高层水汽所处环境的差别很大 , 变成降水的比例相同吗 ? ⑨ 多重证据链网络证明：向新疆调水，当地降水量能成倍增加； ⑩ 为什么说塔里木盆地有以一当十甚至更大的 “ 调水增效倍数 ” ？！。著名气象专家张学文研究员倡导创建《盆地气象学》和《盆地地理学》，对我的论点比较支持，写了以下博客： ① 对霍有光、檀成龙的新疆变湿理论的思考； ② 改造盆地气候存在一把特殊的钥匙？--初议干盆地与湿盆地概念； ③ 盆地水汽（空气）的封闭程度表； ④ 征答：气候学中的一个思想实验； ⑤ “干湿双稳态”是盆地气候的重要特征? ； ⑥ 大规模调水对降水的影响的旁例分析。科学时报首席评论员王中宇关注我国的水土资源配置，发表过《西线大争论看公共事务决策》、《水土资源匹配——一个战略性的难题》、《 “引渤济疆”构想的气候目标观察》等文章。王中宇老师对我的论点感兴趣，在审查阅读我和张学文老师以上文章以后，积极参与新疆变湿理论的讨论，王中宇老师的文章也说明我的论点不是信口开河、胡说八道，具有分析讨论的价值。现把王中宇老师思考以后撰写的第 2 篇博客做如下转载，供各位专家参考。转载：降水的水汽来源再思考王中宇 2014-7-21 10:07 原载 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=267do=blogid=813359 1 、纯数学的思路 ... 1 2 、迁飞轨迹分析 (Trajectoryanalysis) 2 3 、稳定同位素示踪 ... 7 3.1 温度效应 ... 9 3.2 大陆效应 ... 9 3.3 过量氘与降水的水汽来源 ... 12 3.4 一些研究结果 ... 13 4 、讨论 ... 13 贴出《对降水的水汽来源的讨论》一文后，引发了讨论，尤其是张学文老师与檀成龙先生的意见很中肯。看来本地水汽占降水的比例应在“绝对加权法水汽返回率”和“绝对优先法水汽返回率”之间的某个位置上。然而这个位置在哪里？证据何在？仍需思考。 1 、纯数学的思路无论“绝对加权法水汽返回率”还是“绝对优先法水汽返回率”，都是基于水汽流入量、本地蒸发量两个数据，假设它们各自对降水的影响而估算出来的。从数学上看，这个问题本质上是寻找水汽流入量、本地蒸发量与降水量的关系。换而言之，是用前两者解释后者。从解释力的视角看，用多年均值不可能得出有说服力的解释，若用实测的时间序列（向量），则有可能给出某种程度的解释，并评估其解释能力。经济学中的生产函数理论就是这样做的。由于降水在年内有季节性波动，故所用时间序列起码应是季度值，若用年度值，则年内明显的波动被平均掉了，其解释力肯定受限。在现有数据条件下，最好用月度数据，它能更有地效反映三者间的关系。分析时首先应做出水汽流入量 - 降水量散点图和本地蒸发量 - 降水量散点图，观察降水量与两者间的关系，找出比较符合实际的函数表达式。基于此，寻找由水汽流入量、本地蒸发量计算降水量的公式，其中必有几个待定系数。然后根据气象学或“会计学”，确定一些必须满足的约束条件，它们可以表现为等式，也可以表现为不等式。以保证由公式计算出的降水量或某些中间变量数据不至荒谬。于是整个问题成为“约束条件下的极值问题” ---- 需找一个由水汽流入量序列、本地蒸发量序列估算降水量序列的算法，调整其中的待定系数，使估算出的降水量序列与实测降水量序列的误差极小。注意，由于决定降水量的因素不止水汽流入量、本地蒸发量两个，逻辑上比较合理的选择是估计这两个因素能决定的降水量上限，由实际降水量与所估计上限之差，寻找影响降水量的其它因素。我在《中国困境的政治经济学透视》第二遍第六章中（见 http://pan.baidu.com/s/1sj13OYx ），就用这个思路分析了资本、劳力与产出的关系，比主流经济学中的生产函数理论更确切地解释了其间的关系，揭示出导致产出波动的，不仅是生产力领域的因素，还有生产关系乃至社会关系领域的因素。公式的具体形态需反复调整方可获得，调整的依据有二：其一气象学的基本原理，其二拟合误差。一旦找到其解释能力可接受的公式，即可基于它分析水汽流入量、本地蒸发量对降水的贡献了。笔者不是气象学者，找不到相关实测数据序列。若有哪位网友，手中有相关的数据，不妨一试。或许能得出有说服力的结论。 2 、迁飞轨迹分析 (Trajectory analysis) 轨迹分析是气象学上计算空气质点在高空中的运行路径的方法，通过分析流线和风速来确定空气质点运行的方向和速度，从而可以用特定的计算公式算出在某段时间内迹线的长度。混合单粒子拉格朗日综合轨迹模式 (HYSPLIT ： Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated TrajectoryModel) ，由美国国家海洋与大气局（ NOAA ）空气资源实验室 ARL （ Air Resources Laboratory ）所开发。它在平流和扩散计算上采用了拉格朗日方法的框架，而其浓度计算则采用欧拉方法在每个固定网格点上进行计算。现在通用的版本是 HYSPLIT_4 ，其方案参数设置灵活，运用这种灵活的设置可以执行多种多样的模拟计算。模式具有向前计算和向后回算的能力，可以分别分析气团的去向和来向。模式可以使用大尺度再分析资料，也可以应用短期数值天气预报模式的输出气象场来计算气流轨迹。通过追踪某地某一天的气团来向，可以分析得出该日该地大气中水汽的主要来源方向。从查到的学术论文看，这一方法虽为气象学界创造，但在中国的运用多用于病虫害传播分析，涉及到的包括小麦条锈病菌、麦蚜、稻飞虱、麦红吸浆虫、三代粘虫、褐飞虱等等。另一个集中的运用方向是大气污染，涉及到的有 SO 2 浓度、大气污染物水平输送场、沙尘源地、污染日的气象影响因子、 PM10 、 PM2.5 、日本核泄漏、喜马拉雅山雪冰主要离子、沙尘气溶胶、温室气体本底、雪冰中微粒等等。国家气象中心基于 HYSPLIT_4 ，建立了区域大气中有毒气体泄漏污染扩散应急响应气象保障数值预报系统。据国家气象中心《区域大气环境应急响应数值预报系统》一文宣布，该系统“ 可在接到事故发生信息后15 min内完成产品制作。该系统具有快速应急响应的功能，可成为针对国内区域性尺度、不同危险化学品释放物类型的应急模拟预报工具。从而为各级政府决策部门进行有毒气体泄漏的人员疏散、撤离方向，避难方位等提供有关科学指导。 ” 在气象学里，多见的研究涉及一次性的天气现象，如：《南京一次持续性浓雾天气过程的边界层特征及水汽来源分析》、《一次台风远距离暴雨水汽条件及其模拟》、《 2011 年春末夏初长江中下游地区旱涝急转成因初探》等。涉及到水汽本地蒸发与远距离迁移的研究，只查到两项： 1 、中国科学院寒区旱区环境与工程研究所硕士研究生马京津，于 2006 年提交硕士学位论文《中国华北地区水汽输送及与气候的相关分析》，指导教师：高晓清。基于这篇论文的第三章“应用 HYSPLIT 模式分析华北地区水汽输送路径”，以马京津领衔，发表了数篇论文：马京津、高晓清《华北地区夏季平均水汽输送通量和轨迹的分析》 ( 高原气象第 25 卷第 5 期 2006 年 10 月 ) 。马京津《应用 HYSPLIT 模式分析华北夏季水汽输送路径》 2007 年第二届干旱气候变化与可持续发展国际学术研讨会会议论文马京津《华北地区气候变化及对夏季水汽输送的影响》 2007 年中国气象学会年会会议论文马京津、张英娟《应用 HYSPLIT 模式分析华北夏季水汽输送路径》 2007 年第十四届全国大气环境学术会议会议论文马京津、于波、高晓清、李洁《大尺度环流变化对华北地区夏季水汽输送的影响》（高原气象第 27 卷第 3 期 2008 年 6 月）该研究首先利用 NCAR NCEP 1948--2003 年间的再分析格点月平均资料，用区域平均的方法计算了华北地区夏季（ 6--8 月）气柱各层的平均水汽通量图 1 ：华北地区夏季大气水平通量随高度的分布计算表明气柱整层水汽通量中有 84% 在 500 hPa 以下，即气柱中水汽通量主要集中在对流层中低层。各层中以 850 hPa 层的水汽通量值最大，其次为 700 hPa 。然后计算了华北地区 1948--2004 年间，各年夏季（ 6--8 月）的区域平均气柱垂直积分的水汽输送通量及其变化曲线：图 2: 气柱垂直积分的水汽输送通量数据显示： 40 年代末到 60 年代初，华北地区 6—8 月。水汽输送通量呈上升态势， 60 年代初达到最高。此后总的趋势是下降。 2000 年代初为最低值。这个时期内，华北地区表现出明显的干旱化态势。进而用 HYSPLIT_4 模式，计算了在水汽输送量最高的 850pha 层上，每个十年华北地区 6—8 月的水汽输送轨迹。图 3 ：华北地区 850hpa 平均水汽输送轨迹观察各年度的水汽输送轨迹，可以发现在降水集中的 6-8 月，水汽主要来自南方，自 70 年代起，输送轨迹越来越短。下图比较最湿润与最干燥时期的水汽轨迹：图 4 ：华北地区 1960 年代与 2000-2003 年夏季逐月 850hPa 层的水汽轨迹可见在湿润年份，水汽主要由东亚夏季风从带来南方带来，水汽团的起点往往在南方沿海，水汽通量大。而在干燥年份，水汽更多靠西北风从临近内陆带来，输送轨迹明显缩短，且大多在华北地区内部，意味着降水越来越依赖临域内的蒸发。这暗示我们，越是干旱的地区，降水越依赖本地蒸发。研究者还选出偏湿的 1963 、 1964 、 1971 、 1973 、 1976 、 1995 、 1996 年和偏干的 1952 、 1968 、 1983 、 1997 、 1999 、 2002 年。绘出干、湿年份的夏季水汽输送轨迹：图 5 ：华北地区典型偏湿、偏干年夏季水汽输送轨迹比较所有的水汽输送轨迹，在偏湿年份均起自琼州海峡，而在偏干年份全程均在华北地区内部。这是否意味着在偏干年分，华北地区的降水几乎全部依赖本地水汽蒸发？ 2 、 2013 年第 30 届中国气象学会年会上，王涛（南京信息工程大学）、徐丽娜（国家气候中心）、刘笑（平顶山市气象局）联名提交会议论文《郑州大气降水氧同位素变化及水汽来源分析》王涛、徐丽娜、刘笑用 HYSPLIT_4 模式计算了郑州的水汽来源。关于实测数据的时间区间，文中只提到“ GNIP 郑州站点数据记录时间为1985 年至1992 年。 ”他们计算的结果如图：图 6 ：郑州站点不同季节空气后向轨迹示意图（图中百分比为该方向轨迹气团来源所占总数的百分比）由图可看出，郑州的水汽团春气有 53% 来自河南省内，夏季有 18% 来自河南省内，秋季有 40% 来自河南、河北、山西交界处，唯冬季最近的气团来源稍远，估计在河北、山西、内蒙交界处，占到本季降水气团的 45% 。由此，从全年看，近区陆面蒸发占郑州降水总量的比重，在 18%--53% 之间，由于东亚季风区降水量主要集中在夏季，估计全年这个比重在 30% 左右。由上述两项研究可看出，迁飞轨迹分析及其混合单粒子拉格朗日综合轨迹模式 (HYSPLIT) ，可用于研究降水气团中本地蒸发与外来运移水汽的比例。 HYSPLIT-4 模式是目前比较成熟且得到广泛运用的工具，但还很少用于这方面的研究。上述两项研究也都不是针对这个方向。但其结果却提示了用于这个方向上的可能性。 3 、稳定同位素示踪上个世纪 50-60 年代，西方学者注意到降水中稳定同位素（ stable isotope in precipitation ，简写为 SIP ）的组成依赖于地表温度、降雨量、经度和纬度等因子。水的分子式是 H 2 O ，其中的 H 有稳定同位素 D （氘）， O 有稳定同位素 18 O 。于是天然水中存在 HD 16 O 和 H2 18 O 。由于海洋占全球总水量的 97% 且观测的 D 和 18 O 的丰度变化很小，海水中同位素的含量被用作标准，以衡量样本水的同位素丰度（ δ D 或 δ 18 O ）： δ=（γ 样本 -γ 标准）/γ 标准 ×1000 其中 γ为同位素比率(D/ 1 H 或 18 O/ 16 O)。在水循环中伴随着许多次相变，相变过程中，不同的同位素发生分馏，称为瑞利（ Rayleigh ）分馏。这导致同位素丰度 δ 的变化。这为跟踪水汽的行迹提供了指示。 Craig 、大范围测定了世界各地的河水、湖水、雨水和雪水，发现了 δ D 和 δ 18 O 间存在线性关系： δ D=8 δ 18 O+10 。这被称为全球大气降水线 (global meteoric water line ， GMWL) 。事实上，因气象条件和降水过程的差异，各站点的降水线 (Local MWL) 都偏离 GMWL ，可表示为： δ D=a δ 18 O+b 降水同位素丰度的变化主要取决于温度、降水量及距离水汽源的水平和垂直距离，另外还受陆地水汽循环、雨滴的大小、和大气环流等的影响。图 7 中浅蓝部分示意标准海水的平衡蒸发过程。在瑞利分馏过程中，重的同位素蒸发慢，故水汽中，其含量下降。黑色部分示意水汽的运移和冷凝过程。冷凝过程中，重同位素先析出，故降水中的 δ 上升，经多次降水，水汽中的 δ 会越来越低。图 7 ：降水与瑞利分馏的示意图。（取自陈中笑等《中国降水稳定同位素的分布特点及其影响因素》大气科学学报第 33 卷第 6 期 2010 年 12 月）影响样本中同位素丰度的因素有蒸发地的温度、降水量、等 3.1 温度效应温度是控制影响同位素分馏的关键因素。蒸发温度低时，首先蒸发的是轻同位素，温度越高，重同位素蒸发越多。因此逻辑上，重同位素丰度与地表温度正相关。 Dansgaard 利用北大西洋的观测数据，最先报告了温度效应： δ 18 O= 0.695t-13.6 Yurtsever 利用GNIP站点资料分析得到： δ 18 O= （0.512±0.014）t-（14.96±0.21）而中国测算的结果表明，在中国温度效应比两者都弱： δ 18 O= 0.23t-11.85 仅乌鲁木齐和齐齐哈尔有明显的温度效应，天津较弱，处于季风区的香港、南京和昆明都没有温度效应。图8：中国的温度效应（实线为中国、虚线为GNIP的分析结果) （取自陈中笑等《中国降水稳定同位素的分布特点及其影响因素》大气科学学报第 33 卷第 6 期 2010 年 12 月） 3.2 大陆效应水汽在长途运移中，经多次降水，较重的同位素析出，使残留水汽中的同位素丰度下降。很多论文都提供了不同地点的大气降水线图，图中标出了降水同位素丰度的样本点，笔者据此逐一估计其均值如下：地点 δ 18 O 均值 D 均值成都春 -2.3 -13 南京春 -4 -20 香港 -5 -30 张掖 10-3月 -5 -30 祁连山七一冰川夏 -6 -25 西安春 -5 -35 陕西省子洲县岔巴沟 -7 -45 西安夏 -7 -45 南京秋 -7.5 -45 沱沱河 -7 -50 南京冬 -8 -45 南京 -8.5 -50 德令哈 -9 -50 成都夏 -8.5 -55 昆明 -8 -60 兰州 -8 -60 南京夏 -9.5 -65 聂拉木 -10 -80 张掖 -12 -80 乌鲁木齐 -13 -90 卧龙 -13 -90 拉萨 -14 -100 张掖 4-9月 -17 -120 希夏邦马 -18 -130 观察到的总趋势是：越是远离海岸的地点，同位素丰度越低。这就是大陆效应，即水汽中的δ 18 O 和δ D 值在沿着气团输送路径上不断的贫化。由于δ 18 O 和δ D 值在气团运行轨道上的不断降低，因此，“大陆效应”的原理也被很多学者用于确定水汽来源的路径等问题的相关研究。当然也有一些例外，如张掖 10-3月、祁连山七一冰川（夏），远离海岸，但同位素丰度较低。这说明影响同位素丰度的因素比较复杂。下图是香港、南京、昆明、乌鲁木齐的大气降水线：图 9 ：四个地点的大气降水线（取自陈中笑等《中国降水稳定同位素的分布特点及其影响因素》大气科学学报第 33 卷第 6 期 2010 年 12 月）观察这四幅图，可注意到：首先，绝大多数样本的稳定同位素丰度都明显低于标准海水的丰度，只有沿海的香港，少数样本的丰度接近标准海水，这说明瑞利分馏过程导致水汽中同位素丰度下降。其次，离海岸越远，同位素丰度越低。由图中估计， δ D 的均值分别约为：香港 -30 、南京 -50 、昆明 -60 、乌鲁木齐 -90 ； δ 18 O 的均值分别约为：香港 -5 、南京 -7 、昆明 -8 、乌鲁木齐 -13 。 3.3 过量氘与降水的水汽来源水在蒸发过程中的动力分馏作用使氢和氧稳定同位素的平衡分馏被破坏，在降水中 δ D 和 δ 18 O 之间的关系中出现一个差值， 1964 年、 Dansgaard 把它定义为过量氘： d= δ D -8 δ 18 O 以表示局地降水中氘的丰度线偏离世界降水线的程度。 d 值实际上是一个大气降水的重要的综合环境指标。大多学者认为，降水中 d 的值主要取决于形成降水的水汽来源地的相对湿度。由低维度海面蒸发而来的水汽，其形成的降水中的 d 较低，随着水汽来源地的大气相对湿度的降低，降水中的 d 值会升高。但是由于水循环过程的差异，全球降水中的大气水线和 d 在时间和空间上都存在着较大幅度的变化。 d 的变化也可以反过来研究形成降水的水汽源地气候条件的变化。因此，在地区水资源研究中一般不应借用全球大气降水线。确定地区性降水线成为区域同位素水资源研究的一项重要关键和先决条件。 d 取决于水汽蒸发源地的状况，如空气相对湿度、海表面温度、盐度及风速等，且同一水汽团在输送、冷凝过程中 d 会保持不变。因此， d 常常被用来研究追踪水汽源地。由于水汽源地的不同、降水形成过程等的变化造成不同地区 d 在时空分布上有较大的变化。 3.4 一些研究结果张应华、仵彦卿：“ 根据氘盈余值估算，黑河流域全年取样期间降水中局地水循环所占比例至少达31.06%。 ”（张应华、仵彦卿《黑河流域大气降水水汽来源分析》干旱区地理第 31 卷第 3 期 2008 年 5 月）徐彦伟、康世昌、张玉兰、张拥军：“ 根据地表水体蒸发水汽对当地大气水汽贡献率的估算理论,基于相关水体(降水、河水、大气水汽和湖水)中稳定同位素数据,初步估算出近年夏季纳木错湖水蒸发水汽对当地大气水汽的贡献率平均约为28.4%～31.1%. ” （徐彦伟、康世昌、张玉兰、张拥军《夏季纳木错湖水蒸发对当地大气水汽贡献的方法探讨 : 基于水体稳定同位素的估算》《科学通报》 2011 年 13 期）从笔者查到的几十篇相关文献看，同位素丰度是水循环研究中主要手段之一，理论上它有可能用于研究本地蒸发对降水的贡献率。国际原子能机构 (IAEA) 和世界气象组织 (WMO) 于 1961 年成立了全球降水同位素检测网 (GNIP) ，到 2010 年已有 53 个国家的 183 个观测站点，我国于 1983 年开始加入该计划。并陆续建立了约 30 个站点。估计已经有相当丰富的观测数据可供研究用。但在中国的实际研究中，这样的结果甚少。 4 、讨论就笔者思考与查文献所见，以上三个思路均可用于研究当地蒸发对降水的贡献率。但对具体区域的研究结果甚少。从查到的少数研究结果看，对本地蒸发水汽占降水的比例，“绝对加权法水汽返回率”很可能低估了它，而“绝对优先法水汽返回率”很可能高估了它。真实的比例有极大的可能在这二者之间的某个位置上。这个问题是“东水西调”、“南水北调”的基础理论问题之一，对中华民族的持续生存发展而言，极为重要。对这个问题，打口水仗了无意义，更不能依先入为主的倾向选择“研究”结论，教科书或权威的判断亦不足为凭。唯一应做的，是靠证据与逻辑得出客观的事实判断。希望有数据、有条件的朋友深入研究它。; 个人分类: 转载专家观点|1447 次阅读|0 个评论

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标签: 本地蒸发

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